（江蘇專(zhuān)用）2021版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)25 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

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1、 課后限時(shí)集訓(xùn)25 磁場(chǎng)的描述　磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 建議用時(shí)：45分鐘 1.磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線(xiàn)如圖所示，則(　　) A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＞Bb B．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＜Bb C．同一通電導(dǎo)線(xiàn)放在a處受力一定比放在b處受力大 D．同一通電導(dǎo)線(xiàn)放在a處受力一定比放在b處受力小 A　[磁感線(xiàn)的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，由a、b兩處磁感線(xiàn)的疏密程度可判斷出Ba>Bb，所以A正確，B錯(cuò)誤；安培力的大小跟該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B、電流大小I、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L和導(dǎo)線(xiàn)放置的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的夾角有關(guān)，故C、D錯(cuò)誤。] 2.(2019·江蘇

2、公道中學(xué)期末)中國(guó)宋代科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中最早記載了地磁偏角： “以磁石磨針?shù)h，則能指南，然常微偏東，不全南也?！边M(jìn)一步研究表明，地球周?chē)卮艌?chǎng)的磁感線(xiàn)分布示意如圖所示。結(jié)合上述材料，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極完全重合 B．地球內(nèi)部不存在磁場(chǎng)，地磁南極在地理北極附近 C．地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行 D．地磁場(chǎng)對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線(xiàn)粒子有力的作用 D　[地磁場(chǎng)的北極在地理南極附近，地磁場(chǎng)的南極在地理北極附近，且地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，由地磁場(chǎng)的南極指向地磁場(chǎng)的北極，故A、B錯(cuò)誤；只有赤道表面，地磁場(chǎng)方向與地面平行，即C項(xiàng)錯(cuò)誤，

3、赤道表面處的地磁場(chǎng)與表面平行，射向地球赤道的帶電宇宙射線(xiàn)粒子受到磁場(chǎng)力，即D項(xiàng)正確。] 3.(2019·菏澤一模)如圖所示，在天花板下用細(xì)線(xiàn)懸掛一半徑為R的金屬圓環(huán)，圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)，圓環(huán)一部分處在垂直于環(huán)面的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，環(huán)與磁場(chǎng)邊界交點(diǎn)A、B與圓心O連線(xiàn)的夾角為120°，此時(shí)懸線(xiàn)的張力為F。若圓環(huán)通電，使懸線(xiàn)的張力剛好為零，則環(huán)中電流大小和方向是(　　) A．電流大小為，電流方向沿順時(shí)針?lè)较? B．電流大小為，電流方向沿逆時(shí)針?lè)较? C．電流大小為，電流方向沿順時(shí)針?lè)较? D．電流大小為，電流方向沿逆時(shí)針?lè)较? A　[要使懸線(xiàn)拉力為零，則圓環(huán)通電后受到的安培力

4、方向豎直向上，根據(jù)左手定則可以判斷，電流方向應(yīng)沿順時(shí)針?lè)较颍鶕?jù)力的平衡有F＝F安，而F安＝BI·R，求得I＝，A項(xiàng)正確。] 4.(2019·北京高考模擬)在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極，緊貼邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極，并把它們與電池的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體，例如鹽水。如果把玻璃皿放在磁場(chǎng)中，如圖所示，通過(guò)所學(xué)的知識(shí)可知，當(dāng)接通電源后從上向下看(　　) A．液體將順時(shí)針旋轉(zhuǎn) B．液體將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) C．若僅調(diào)換N、S 極位置，液體旋轉(zhuǎn)方向不變 D．若僅調(diào)換電源正、負(fù)極位置，液體旋轉(zhuǎn)方向不變 B　[根據(jù)電勢(shì)的高低可知電流由邊緣流向中心，器皿所在處的磁場(chǎng)豎直向上，由左手定

5、則可知，導(dǎo)電液體受到的磁場(chǎng)力沿逆時(shí)針?lè)较?，因此液體沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，故A錯(cuò)誤，B正確；僅僅調(diào)換N、S極位置或僅僅調(diào)換電源的正、負(fù)極位置，安培力方向肯定改變，故C、D均錯(cuò)誤。] 5．(2019·全國(guó)卷Ⅰ)如圖所示，等邊三角形線(xiàn)框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線(xiàn)框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線(xiàn)框LMN受到的安培力的大小為(　　) A．2F B．1.5F C．0.5F D．0 B　[設(shè)三角形邊長(zhǎng)為l，通過(guò)導(dǎo)體棒MN的電流大小為I，則根據(jù)并聯(lián)電路的規(guī)律可知通過(guò)導(dǎo)體棒ML和LN的電流大小為

6、，如圖所示，依題意有F＝BlI，則導(dǎo)體棒ML和LN所受安培力的合力為F1＝BlI＝F，方向與F的方向相同，所以線(xiàn)框LMN受到的安培力大小為1.5F，選項(xiàng)B正確。] 6.(2019·常德市期末檢測(cè))在絕緣圓柱體上a、b兩個(gè)位置固定有兩個(gè)金屬圓環(huán)，當(dāng)兩環(huán)通有如圖所示電流時(shí)，b處金屬圓環(huán)受到的安培力為F1；若將b處金屬圓環(huán)移動(dòng)到位置c，則通有電流為I2的金屬圓環(huán)受到的安培力為F2。今保持b處金屬圓環(huán)原來(lái)位置不變，在位置c再放置一個(gè)同樣的金屬圓環(huán)，并通有與a處金屬圓環(huán)同向、大小為I2的電流，則在a位置的金屬圓環(huán)受到的安培力(　　) A．大小為|F1－F2|，方向向左 B．大小為|F1－F

7、2|，方向向右 C．大小為|F1＋F2|，方向向左 D．大小為|F1＋F2|，方向向右 A　[c金屬圓環(huán)對(duì)a金屬圓環(huán)的作用力大小為F2，根據(jù)同方向的電流相互吸引，可知方向向右，b金屬圓環(huán)對(duì)a金屬圓環(huán)的作用力大小為F1，根據(jù)反方向的電流相互排斥，可知方向向左，所以a金屬圓環(huán)所受的安培力大小|F1－F2|，由于a、b間的距離小于a、c間距離，所以?xún)珊狭Φ姆较蛳蜃?。] 7.如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端與水平直導(dǎo)體棒ab相連，彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與ab垂直，直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上，空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。閉合

8、開(kāi)關(guān)S后導(dǎo)體棒中的電流為I，導(dǎo)體棒平衡時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量為x1；調(diào)換圖中電源極性，使導(dǎo)體棒中電流反向，導(dǎo)體棒中電流仍為I，導(dǎo)體棒平衡時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為x2。忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為(　　) A.(x1＋x2) B．(x2－x1) C.(x2＋x1) D．(x2－x1) D　[由平衡條件可得mgsin α＝kx1＋BIL；調(diào)換圖中電源極性使導(dǎo)體棒中電流反向，由平衡條件可得mgsin α＋BIL＝kx2，聯(lián)立解得B＝(x2－x1)。選項(xiàng)D正確。] 8.(2019·湖北部分重點(diǎn)中學(xué)模擬)已知直線(xiàn)電流在其空間某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與電流強(qiáng)度成

9、正比，與點(diǎn)到通電導(dǎo)線(xiàn)的距離成反比?，F(xiàn)有平行放置的三根長(zhǎng)直通電導(dǎo)線(xiàn)，分別通過(guò)一個(gè)直角三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)且與三角形所在平面垂直，如圖所示，∠ACB＝60°，O為斜邊的中點(diǎn)。已知I1＝2I2＝2I3，I2在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則關(guān)于O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．大小為2B，方向垂直AB向左 B．大小為2B，方向垂直AB向左 C．大小為2B，方向垂直AB向右 D．大小為2B，方向垂直AB向右 B　[導(dǎo)線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)的磁感線(xiàn)，是圍繞導(dǎo)線(xiàn)形成的同心圓，空間某點(diǎn)的磁場(chǎng)沿該點(diǎn)的切線(xiàn)方向，即與該點(diǎn)和導(dǎo)線(xiàn)的連線(xiàn)垂直，根據(jù)右手螺旋定則，可知三根導(dǎo)線(xiàn)在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的

10、方向如圖所示。已知直線(xiàn)電流在其空間某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與電流強(qiáng)度成正比，與點(diǎn)到通電導(dǎo)線(xiàn)的距離成反比，已知I1＝2I2＝2I3，I2在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，O點(diǎn)到三根導(dǎo)線(xiàn)的距離相等，可知B3＝B2＝B，B1＝2B，由幾何關(guān)系可知三根導(dǎo)線(xiàn)在平行于A(yíng)B方向的合磁場(chǎng)為零，垂直于A(yíng)B方向的合磁場(chǎng)為2B。綜上可得，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，方向垂直于A(yíng)B向左。故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。] 9.(多選)根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流會(huì)產(chǎn)生作用力的原理，人們研制出一種新型的炮彈發(fā)射裝置－－電磁炮，它的基本原理如圖所示，下列結(jié)論中正確的是(　　) A．要使炮彈沿導(dǎo)軌向右發(fā)射，必須通

11、以自M向N的電流 B．要想提高炮彈的發(fā)射速度，可適當(dāng)增大電流 C．要想提高炮彈的發(fā)射速度，可適當(dāng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度 D．使電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向同時(shí)反向，炮彈的發(fā)射方向亦將隨之反向 ABC　[要使炮彈沿導(dǎo)軌向右發(fā)射，即受安培力向右，根據(jù)左手定則可知，必須通以自M向N的電流，故A正確；要想提高炮彈的發(fā)射速度，即增大安培力的大小，根據(jù)F＝BIL，所以可適當(dāng)增大電流或磁感應(yīng)強(qiáng)度，故B、C正確；若使電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向同時(shí)反向，則安培力方向不變，所以炮彈的發(fā)射方向不變，故D錯(cuò)誤。] 10.如圖所示，在通電螺線(xiàn)管中央的正上方用輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)懸掛長(zhǎng)為l的一小段通電直導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)中通入垂直于紙面向里的電流I

12、，力傳感器用來(lái)測(cè)量細(xì)線(xiàn)的拉力大小，導(dǎo)線(xiàn)下方的螺線(xiàn)管與一未知極性的直流電源連接。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，力傳感器的示數(shù)恰好等于通電直導(dǎo)線(xiàn)的重力G，現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．通電螺線(xiàn)管在通電直導(dǎo)線(xiàn)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向可能豎直向下 B．通電直導(dǎo)線(xiàn)可能受到垂直紙面向里的安培力作用 C．若力傳感器的示數(shù)變大，則電源的右端一定為正極 D．若力傳感器的示數(shù)變?yōu)橥娭睂?dǎo)線(xiàn)重力的一半，則通電直導(dǎo)線(xiàn)所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小一定為 D　[閉合開(kāi)關(guān)后，通電螺線(xiàn)管在周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，通電螺線(xiàn)管在通電直導(dǎo)線(xiàn)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向水平，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于通電螺線(xiàn)管在通電直導(dǎo)線(xiàn)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向水平，故安培力方向一定豎直向上

13、或豎直向下，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若力傳感器的示數(shù)變大，說(shuō)明通電直導(dǎo)線(xiàn)受到豎直向下的安培力作用，由左手定則可知，此處磁場(chǎng)方向水平向右，由安培定則可知，電源的左端為正極，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若力傳感器的示數(shù)變?yōu)閷?dǎo)線(xiàn)重力的一半，說(shuō)明導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力方向豎直向上，且大小等于導(dǎo)線(xiàn)重力的一半，則有BIl＝G，可得B＝，選項(xiàng)D正確。] 11.(多選)質(zhì)量為m的通電導(dǎo)體棒ab置于傾角為θ的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度為d，導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。有電流時(shí)，ab恰好在導(dǎo)軌上靜止，如圖所示。圖中的四個(gè)側(cè)視圖中，標(biāo)出了四種可能的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向，其中導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌之間的摩擦力可能為零的圖是(　　) A　　　　　B　　　

14、　C　　　　D AB　[導(dǎo)體棒受重力、水平向右的安培力和斜面的支持力，若三個(gè)力平衡，則不受摩擦力，故A正確；導(dǎo)體棒受重力，豎直向上的安培力，若重力與安培力相等，則二力平衡，不受摩擦力，故B正確；導(dǎo)體棒受重力，豎直向下的安培力和斜面的支持力，若不受摩擦力，導(dǎo)體棒不可能平衡，故C錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒受重力、水平向左的安培力和斜面的支持力，若不受摩擦力，導(dǎo)體棒不可能平衡，故D錯(cuò)誤。] 12.(多選)光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過(guò)開(kāi)關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連，右端與半徑為L(zhǎng)＝20 cm的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量m＝60 g、電阻R＝1 Ω、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒ab，用長(zhǎng)也為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛，

15、如圖所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，擺到最大高度時(shí)，細(xì)線(xiàn)與豎直方向成θ＝53°角，擺動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線(xiàn)處于張緊狀態(tài)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，sin 53°＝0.8，g取10 m/s2則(　　) A．磁場(chǎng)方向一定豎直向下 B．電源電動(dòng)勢(shì)E＝3.0 V C．導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中所受安培力F＝3 N D．導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中電源提供的電能為0.048 J AB　[導(dǎo)體棒向右沿圓弧擺動(dòng)，說(shuō)明受到向右的安培力，由左手定則知該磁場(chǎng)方向一定豎直向下，A項(xiàng)正確；導(dǎo)體棒擺動(dòng)過(guò)程中只有安培力和重力做功，由動(dòng)能定理知BIL·Lsin

16、 θ－mgL(1－cos θ)＝0，代入數(shù)值得導(dǎo)體棒中的電流為I＝3 A，由E＝IR得電源電動(dòng)勢(shì)E＝3.0 V，B項(xiàng)正確；由F＝BIL得導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中所受安培力F＝0.3 N，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由能量守恒定律知電源提供的電能W等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q和導(dǎo)體棒重力勢(shì)能的增加量ΔE的和，即W＝Q＋ΔE，而ΔE＝mgL(1－cos θ)＝0.048 J，D項(xiàng)錯(cuò)誤。] 13.水平面上有電阻不計(jì)的U形導(dǎo)軌NMPQ，導(dǎo)軌的寬度為L(zhǎng)，M和P之間接入電動(dòng)勢(shì)為E的電源(不計(jì)內(nèi)阻)?，F(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個(gè)范圍較大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與水平面夾角為θ，指向右斜上方且

17、與金屬棒ab垂直，如圖所示，問(wèn)： (1)當(dāng)ab棒靜止時(shí)，受到的支持力和摩擦力各為多少？ (2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時(shí)B的方向如何？ [解析]　(1)從b向a看，如圖所示。 水平方向：Ff＝F安sin θ ① 豎直方向：FN＋F安cos θ＝mg ② 又F安＝BIL＝BL ③ 聯(lián)立①②③得，F(xiàn)N＝mg－，F(xiàn)f＝。 (2)使ab棒受支持力為零，且讓磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，則受安培力豎直向上，則有 F安＝mg，Bmin＝ 根據(jù)左手定則判定磁場(chǎng)方向水平向右。 [答案]　(1)mg－　　(2)　方向水平向右 8